Chcąc odkryć pochodzenie naszego Układu Słonecznego, międzynarodowy zespół naukowców porównał skład Słońca do składu najstarszej materii, która powstała w naszym Układzie Słonecznym: ogniotrwałych wtrętów w nieprzetworzonych meteorytach.
Analizując izotopy tlenu (odmiany pierwiastka, które mają dodatkowe neutrony) ogniotrwałych wtrętów, zespół badaczy ustalił, że różnice w składzie między Słońcem, planetami i inną materią Układu Słonecznego zostały odziedziczone po protosłonecznym obłoku molekularnym, istniejącym jeszcze przed Układem Słonecznym. Wyniki badań zostały niedawno opublikowane w „Science Advances”.
Niedawno wykazano, że zmiany w składzie izotopowym wielu pierwiastków w naszym Układzie Słonecznym zostały odziedziczone po protosłonecznym obłoku molekularnym. Nasze badanie pokazuje, że tlen nie jest wyjątkiem – powiedział główny autor pracy, Alexander Krot z University of Hawaii.
Obłok molekularny czy mgławica słoneczna?
Kiedy naukowcy porównują izotopy tlenu 16, 17 i 18, obserwują znaczące różnice między Ziemią i Słońcem. Uważa się, że jest to spowodowane przetwarzaniem pod wpływem światła UV tlenku węgla, który uległ rozpadowi, co prowadzi do dużej zmiany stosunków izotopów tlenu w wodzie. Planety powstają z pyłu, który dziedziczy zmienione proporcje izotopów tlenu poprzez interakcje z wodą.
Naukowcy nie wiedzieli, czy przetworzenie w ultrafiolecie miało miejsce w macierzystym obłoku molekularnym, który zapadł się, tworząc układ protosłoneczny, czy później w obłoku gazu i pyłu, z którego powstały planety, zwanym mgławicą słoneczną.
Aby to ustalić, zespół badawczy zwrócił się w stronę najstarszego składnika meteorytów, zwanego wtrętem wapienno-glinowym (CAl). Naukowcy wykorzystali mikrosondę jonową, obrazy rozpraszania wstecznego elektronów i rentgenowskie analizy pierwiastkowe w Instytucie Geofizyki i Planetologii Uniwersytetu Hawajskiego, aby dokładnie przeanalizować CAl. Następnie włączyli drugi układ izotopów (izotopy glinu i magnezu), aby ograniczyć wiek CAl, tworząc związek – po raz pierwszy – między obfitością izotopów tlenu a masą 26 izotopów glinu.
Na podstawie badań izotopów glinu i magnezu wywnioskowano, że CAl powstały od około 10 000 do 20 000 lat po zapadnięciu się macierzystego obłoku molekularnego.
Jest to bardzo wczesny okres w historii Układu Słonecznego. Tak wczesny, że nie starczyłoby czasu na zmianę izotopów tlenu w mgławicy słonecznej.
Chociaż potrzeba więcej pomiarów i modelowania, aby w pełni ocenić implikacje tych odkryć, mają one wpływ na inwentaryzację związków organicznych dostępnych podczas tworzenia się Układu Słonecznego, a później – podczas formowania się planet i planetoid.
Wszelkie ograniczenia dotyczące ilości materii przetwarzanej w UV w mgławicy słonecznej lub macierzystym obłoku molekularnym mają zasadnicze znaczenie dla zrozumienia inwentarza związków organicznych, które doprowadziły do życia na Ziemi – powiedział James Lyons z Arizona State University.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Ultraviolet shines light on origins of the solar system: https://asunow.asu.edu/20201016-ultraviolet-shines-light-origins-solar-…
Oxygen isotopic heterogeneity in the early Solar System inherited from the protosolar molecular cloud: https://advances.sciencemag.org/content/6/42/eaay2724
Źródło: Arizona State University
Na ilustracji: Mgławica Motyl, przykład obszaru gwiazdotwórczego. Jasna gwiazda centralna, przysłonięta pyłem, modyfikuje izotopy tlenu w mgławicy poprzez fotodysocjację tlenku węgla. Jest to przykład środowiska, w którym izotopy tlenu mogą być modyfikowane w obłoku molekularnym przed utworzeniem układu planetarnego. Źródło: NASA i ESA.
